Exponenta Banner

gaspl

Затухание сигнала RF из-за атмосферных газов

свернуть все на странице

Синтаксис

L = gaspl(range,freq,T,P,den)

Описание

пример

L = gaspl(range,freq,T,P,den) возвращает затухание, L, когда сигналы распространяют через атмосферу. range представляет длину пути прохождения сигнала и freq представляет несущую частоту сигнала. T представляет температуру окружающей среды, P представляет атмосферное давление и den представляет атмосферную плотность водяного пара.

gaspl функция применяет Международный союз электросвязи (ITU) атмосферная газовая модель [1] затухания, чтобы вычислить потерю на пути для сигналов, в основном, из-за кислорода и водяного пара. Модель вычисляет затухание в зависимости от температуры окружающей среды, давление, плотность водяного пара и частоту сигнала. Функция требует, чтобы путь прохождения сигнала содержался полностью в универсальной среде. Атмосферные параметры не варьируются вдоль пути прохождения сигнала. Модель затухания применяется только для частот на уровне 1-1000 ГГц.

Примеры

свернуть все

Скрипт Open Live Script

Вычислите спектр затухания из 1 до 1 000 ГГц для атмосферного давления 101 300 кПа и температуры 15∘C. Постройте спектр для плотности водяного пара 7,5 g/m3 и затем постройте спектр для сухого воздуха (нулевая плотность водяного пара).

Установите частоты затухания.

freq = [1:1000]*1e9;

Примите 1-километровое расстояние пути.

R = 1000.0;

Вычислите затухание для воздуха, содержащего водяной пар.

T = 15;
P = 101300.0;
W = 7.5;
L = gaspl(R,freq,T,P,W);

Вычислите затухание для сухого воздуха.

L0 = gaspl(R,freq,T,P,0.0);

Постройте затухания.

semilogy(freq/1e9,L)
hold on
semilogy(freq/1e9,L0)
grid
xlabel('Frequency (GHz)')
ylabel('Specific Attenuation (dB)')
hold off

Figure contains an axes object. The axes object contains 2 objects of type line.

Скрипт Open Live Script

Во-первых, постройте определенное затухание атмосферных газов для частот от 1 ГГц до 1 000 ГГц. Примите уровень моря сухое давление воздуха 101.325e5 кПа и плотность водяного пара 7,5 g/m3. Температура воздуха 20∘C. Определенное затухание задано как потеря дБ на километр. Затем постройте фактическое затухание на уровне 10 ГГц для промежутка областей значений.

Постройте определенное атмосферное газовое затухание

Установите температуру атмосферы, давление, плотность водяного пара.

T = 20.0;
Patm = 101.325e3;
rho_wv = 7.5;

Установите расстояние распространения, скорость света и частоты.

km = 1000.0;
c = physconst('LightSpeed');
freqs = [1:1000]*1e9;

Вычислите и постройте атмосферную газовую потерю.

loss = gaspl(km,freqs,T,Patm,rho_wv);
semilogy(freqs/1e9,loss)
grid on
xlabel('Frequency (GHz)')
ylabel('Specific Attenuation (dB/km)')

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type line.

Постройте фактическое затухание атмосферного и свободного пространства

Вычислите и потерю свободного пространства и атмосферную газовую потерю на уровне 10 ГГц для диапазонов от 1 до 100 км. Частота соответствует радару X-полосы. Затем постройте потерю свободного пространства и общее количество (атмосферный + свободное пространство) потеря.

ranges = [1:100]*1000;
freq_xband = 10e9;
loss_gas = gaspl(ranges,freq_xband,T,Patm,rho_wv);
lambda = c/freq_xband;
loss_fsp = fspl(ranges,lambda);
semilogx(ranges/1000,loss_gas + loss_fsp.',ranges/1000,loss_fsp)
legend('Atmospheric + Free Space Loss','Free Space Loss','Location','SouthEast')
xlabel('Range (km)')
ylabel('Loss (dB)')

Figure contains an axes object. The axes object contains 2 objects of type line. These objects represent Atmospheric + Free Space Loss, Free Space Loss.

Входные параметры

свернуть все

Длина пути прохождения сигнала использовалась для расчета затухания в виде неотрицательного скаляра с действительным знаком или вектора. Можно задать длины разнообразного пути одновременно. Величины в метрах.

Пример: [13000.0,14000.0]

Частота сигнала в виде положительного скаляра с действительным знаком, или как N-by-1 неотрицательный вектор с действительным знаком или 1 N неотрицательным вектором с действительным знаком. Можно задать несколько частот одновременно. Частоты должны лечь в области значений 1-1000 ГГц. Модули находятся в герц.

Пример: [1.4e9,2.0e9]

Температура окружающей среды в виде скаляра с действительным знаком. Модули в градусах Цельсия.

Пример: -10.0

Сухое давление воздуха в виде положительного скаляра с действительным знаком. Модули находятся в Па. Одна стандартная атмосфера на уровне моря составляет 101 325 Па.

Пример: 101300.0

Плотность водяного пара или абсолютная влажность в виде неотрицательного скаляра с действительным знаком. Модули являются гр/м3. Максимальная плотность водяного пара воздуха на уровне 30 ° C составляет приблизительно 30,0 гр/м3. Максимальная плотность водяного пара воздуха в 0°C составляет приблизительно 5,0 гр/м3.

Пример: 4.0

Выходные аргументы

свернуть все

Затухание сигнала, возвращенное как M с действительным знаком-by-N матрица. Каждая строка матрицы представляет различный путь, где M является количеством путей. Каждый столбец представляет различную частоту, где N является количеством частот. Величины в дБ.

Больше о

свернуть все

Атмосферная газовая модель затухания

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через атмосферные газы.

Электромагнитные сигналы затухают, когда они распространяют через атмосферу. Этот эффект должен, в основном, к линиям резонанса поглощения кислорода и водяного пара с меньшими вкладами, поступающими из газа азота. Модель также включает непрерывный спектр поглощения ниже 10 ГГц. Рекомендация модели ITU ITU-R P.676-10: Затухание атмосферными газами используется. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр) в зависимости от температуры, давления, плотности водяного пара и частоты сигнала. Атмосферная газовая модель допустима для частот от 1-1000 ГГц и применяется к поляризованным и неполяризованным полям.

Формула для определенного затухания на каждой частоте

γ=γo(f)+γw(f)=0.1820fN″(f).

Количество N"() является мнимой частью комплексного атмосферного явления преломления и состоит из спектрального компонента линии и непрерывного компонента:

N″(f)=∑iSiFi+N″D(f)

Спектральный компонент состоит из суммы дискретных терминов спектра, состоявших из локализованной функции полосы пропускания частоты, F(f) i, умноженный на спектральную силу линии, S i. Для атмосферного кислорода каждая спектральная сила линии

Si=a1×10−7(300T)3exp[a2(1−(300T)]P.

Для атмосферного водяного пара каждая спектральная сила линии

Si=b1×10−1(300T)3.5exp[b2(1−(300T)]W.

P является сухим давлением воздуха, W является парциальным давлением водяного пара, и T является температурой окружающей среды. Единицы давления находятся в гектопаскалях (гПа), и температурой является в градусах Келвин. Парциальное давление водяного пара, W, связано с плотностью водяного пара, ρ,

W=ρT216.7.

Общим атмосферным давлением является P + W.

Для каждой кислородной линии Si зависит от двух параметров, a1 и a2. Точно так же каждая линия водяного пара зависит от двух параметров, b1 и b2. Документация ITU, процитированная в конце этого раздела, содержит табулирование этих параметров как функции частоты.

Локализованные функции полосы пропускания частоты Fi(f) являются сложными функциями частоты, описанной в ссылках ITU, процитированных ниже. Функции зависят от эмпирических параметров модели, которые также сведены в таблицу в ссылке.

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на длину пути, R. Затем общим затуханием является Lg= R(γo + γw).

Можно применить модель затухания к широкополосным сигналам. Во-первых, разделите широкополосный сигнал на поддиапазоны частоты и примените затухание к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные сигналы поддиапазона в общий ослабленный сигнал.

Ссылки

[1] Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендация ITU-R P.676-10: Затухание атмосферными газами 2013.

Расширенные возможности

Документация Antenna Toolbox

Поддержка